Nghiên cứu điều khiển động cơ điện và ứng dụng trong xe ô tô điện

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông Thái Nguyên, đặc biệt thầy cô Bộ môn Công Nghệ ô tô Hệ Thống Cảm Biến trường tạo điều kiện cho em tham gia kì đồ án tốt nghiệp để có nhiều trải nghiệm định hướng tốt cho ngành nghề mà em theo đuổi Và em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Trung Dũng nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành tốt tập Trong trình thực tập, trình làm báo cáo, khó tránh khỏi sai sót Do trình độ hiểu biết kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung đồ án tốt nghiệp với tên đề tài ” Nghiên cứu điều khiển động điện ứng dụng xe ô tô điện ” không chép nội dung từ đồ án khác, hay sản phẩm tương tự em làm Sản phẩm đồ án thân em nghiên cứu xây dựng Nếu có sai em xin chịu hình thức kỉ luật trường Đại học công nghệ thông tin truyền thông Thái Nguyên Thái nguyên, ngày … tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực đề tài Nguyễn Thị Long ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .v LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN .2 1.1 Giới thiệu chung động điện 1.1.1 Ứng dụng động điện 1.1.2 Phân loại động điện 1.1.3 Nguyên tắc hoạt động động điện .3 1.2 Động điện chiều .4 1.2.1 Khái niệm chung 1.2.2 Ứng dụng động điện chiều 1.2.3 Phân loại động điện chiều 1.2.4 Cấu tạo động điện chiều .5 1.2.5 Nguyên lí hoạt động động điện chiều 10 1.2.6 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập .11 1.2.7 Ưu nhược điểm động điện chiều 14 1.3 Động điện xoay chiều 16 1.3.1 Khái niệm chung 16 1.3.2 Ứng dụng động xoay chiều .16 1.3.3 Phân loại động xoay chiều 17 1.3.4 Cấu tạo động xoay chiều 20 1.3.5 Nguyên lí hoạt động động xoay chiều 24 1.3.6 Đặc tính động điện không đồng .27 1.3.7 Ưu nhược điểm động điện xoay chiều .29 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 30 iii 2.1 Phương pháp thay đổi tốc độ động điện chiều 30 2.1.1 Khái quát chung 30 2.1.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động điện chiều 30 2.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động điện xoay chiều 35 2.2.1 Khái quát chung 35 2.2.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động điện xoay chiều không đồng 36 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN 41 3.1 Tổng quan ô tô điện 41 3.1.1 Khái niệm 41 3.1.2 Các loại động sử dụng cho ô tô điện .41 3.1.3 Ưu điểm việc sử dụng động điện .41 3.1.4 Các Yêu cầu ô tô điện .43 3.1.5 Đánh giá số loại động điện .45 3.1.6 Các nguồn lượng cho ô tô điện 50 3.1.7 Phương pháp nạp điện cho xe qua hệ thống phanh tái tạo ( i-ELOOP) 53 3.1.8 Một số kết luận xu hướng sử dụng động cho ô tô điện .56 3.2 Điều khiển động điện xe ô tô 57 3.2.1 Biến tần 57 3.2.2 Phương pháp điều khiển .64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh động điện [1] Hình 1.2: Các loại động điện [7] Hình 1.3: Động điện sử dụng dòng điện chiều [1] Hình 1.4: Một số phận động điện chiều [7] Hình 1.5: Cực từ động chiều [7] Hình 1.6: Lõi sắt phần ứng rôto động điện chiều [7] Hình 1.7: Cổ góp rotor động điện chiều [7] Hình 1.8: Chuổi than phiến góp động điện chiều [7] .10 Hình 1.9: Mô hình đơn giản động điện chiều [4] 11 Hình1.10: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập [3] .12 Hình 1.11: Đặc tính điện đặc tính động điện chiều [2] 13 Hinh 1.12: Động không đồng pha, rotor lồng sóc [7] 16 Hình1.13: Động đồng [2] .18 Hình1.14: Các phận động không đồng [3] .18 Hình 1.15: Cấu tạo động điện xoay chiều không đồng [3] 20 Hình 1.16: Các phận động không đồng [1] 20 Hình1.17: Các phận stato động không đồng [1] 21 Hình 1.18: Lõi thép stator động không đồng [1] 21 Hình 1.19: Dây quấn stator động không đồng pha [1] 22 Hình 1.20: Rotor động không đồng [1] 22 Hình 1.21: Rotor dây quấn động không đồng [1] 23 Hình 1.22: Rotor lồng sóc động không đồng [7] 24 Hình 1.23: Nguyên lý làm việc động không đồng [2] 25 Hình 1.24: Sơ đồ thay pha động không đồng [3] .27 Hình 1.25: Đặc tính động không đồng [3] 29 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí họ đặc tính động thay đổi điện trở phụ [7] 30 Hình 2.2: Đặc tính động giảm từ thông [7] .32 Hình 2.3: Sơ đồ dùng biến đổi điều khiển điện áp phần ứng [7] 33 v Hình 2.4: Đặc tính động thay đổi điện áp [7] 34 Hình 2.5: Sơ đồ đổi nối dây quấn stator [1] 37 Hình 2.6: Sơ đồ đổi số đôi cực [1] 38 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý họ đặc tính động không đồng thay đổi điện áp đặt vào mạch stator[7] .38 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý họ đặc tính thay đổi điện trở 39 phần ứng động không đồng [1] 39 Hình 2.9: Đặc tính động không đồng điều chỉnh tần số[2] 40 Hình 3.1: Hình ảnh xe ô tô điện [1] .41 Hình 3.2: Các loại động sử dụng cho ô tô điện [7] 42 Hình 3.3: Động in-wheel tích hợp bánh xe [1] 42 Hình 3.4: Đặc tính mong muốn hệ truyền động kéo [2] 44 Hình 3.5: So sánh đặc tính làm việc động 45 dùng công nghiệp (a) cho ô tô điện (b)[3] 45 Hình 3.6: Cấu trúc động từ trở đồng - SynRM (a) so sánh rotor động SynRM với động không đồng bộ(b)[7] .47 Hình 3.7: Động từ trở thay đổi – SRM [1] 47 Hình 3.8: Cấu trúc động chiều không cổ góp [3] 49 Hình 9: So sánh cấu trúc động nam châm vĩnh cửu động đồng nam châm vĩnh cửu chìm [1] 50 Hình 3.10 : Hệ thống i-ELOOP[1] 53 Hình 3.11 : Máy phát điện 12V-25V [5] 54 Hình 3.12: Tụ điện hai lớp EDLC [5] 54 Hình 3.13: Bộ chuyển đổi DC/DC Convenrter [5] 55 Hình 3.14: Bình ắc quy 55 Hình 3.15 : Nguyên lý hoạt động hệ thống i-ELOOP [7] 56 Hình 3.16: Hệ thống điều tốc độ động với biến tần [5] 58 Hình 3.17: Thiết bị biến tần trực tiếp[7] .59 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp[7] .59 vi Hình 3.19: Đồ thị điện áp đầu cảu thiết bị biến tần xoay chiều hình sin[7] .60 Hình 3.20: Thiết bị biến tần gián tiếp[7] 60 Hình 3.21: Thiết bị tần gián tiếp dùng chỉnh lưu điều khiển[7] 61 Hình 3.22: Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển 61 có thêm biến đổi xung điện áp[7] 61 Hình 3.23: Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu sin sử dụng điều chế độ rộng xung [7] 62 Hình 3.24: Biến tần điều khiển vector[7] .63 Hình 3.25: Nguyên lý hoạt động biến tần [7] 64 vii LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp chế tạo sửa chữa ô tô ngày trở nên phổ biến toàn giới, bước trở thành ngành công nghiệp quan trọng nước ta Các hệ động đại ngày cải tiến phát triển Từ trước đến nay, động điện loại động sử dụng rộng rãi trình sản xuất điều khiển máy công cụ, phương tiện giao thông Hiện việc lựa chọn sử dụng ô tô điện giải pháp thay đầy tiềm có hiệu có ưu điểm hiệu suất chuyển đổi lượng cao so với ô tô sử dụng động đốt trong, tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường Vì em chọn để tài “Nghiên cứu công nghệ điều khiển động điện ứng dụng xe điện” để tìm hiểu nghiên cứu qua em nắm bắt chế hoạt động đặc điểm loại động điện phương thức thay đổi tốc độ động điện… Nội dung đề tài chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan động điện Chương 2: Các phương pháp thay đổi tốc độ động điên Chương 3: Điều khiển động điện ứng dụng xe ô tô điện Trong trình làm đề tài này, em nhận hướng dẫn, bảo tận tình cung cấp tài liệu cần thiết thầy giáo Trần Trung Dũng Em xin gửi tới thầy lòi cảm ơn chân thành Tuy nhiên kiến thức hạn chế chưa có nhiều kinh nghiệm nên trình làm đề tài không tránh khỏi thiếu sót em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo để báo cáo em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung động điện Động điện (hay gọi motor điện) máy điện dùng để chuyển đổi điện thành Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ sang điện) gọi máy phát điện Các động điện thường gặp dùng gia đình quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi Động điện thiết bị điện học giúp chuyển điện thành Cơ sử dụng để: quay bánh công tác bơm, quạt quạt đẩy, chạy máy nén, nâng vật liệu,vv… Các động điện sử dụng dân dụng (máy xay, khoan, quạt gió) công nghiệp Hình 1.1: Hình ảnh động điện [1] 1.1.1 Ứng dụng động điện Ngày động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa, đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thông gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặt biệt đầu máy xe lửa Trong giao thông vận tải động điện ứng dụng phương tiện giao thông như: Xe đạp điện, xe ô tô điện, xe lai… Trong công nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang (chúng động bước nhỏ) 1.1.2 Phân loại động điện Có nhiều loại động điện dựa vào chức người ta phân làm hai loại động chính: động chiều động xoay chiều Trong loại lại chia nhiều loại khác Hình 1.2: Các loại động điện [7] Các loai động phân loại dựa nguồn cung lượng, cấu trúc động chế vận hành 1.1.3 Nguyên tắc hoạt động động điện Phần động điện gồm phần đứng yên (stator) phần chuyển động (rotor) quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây rotor stator nối với nguồn điện, xung quanh tồn từ trường, tương tác từ trường rotor stator tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay mômen Phần lớn động điện họat động theo nguyên lý điện từ, loại động dựa nguyên lý khác lực tĩnh điện hiệu ứng điện áp sử dụng Nguyên lý mà động điện từ dựa vào có lực lực học  Cấu tạo hệ thống i-ELOOP: : Hệ thống i-ELOOP bao gồm máy phát điện 12-25V, tụ điện EDLC( Electric Double Layer Capacitor), DC/DC Conventer bình ắc quy +) Máy phát điện 12V-25V hệ mới: Hình 3.11 : Máy phát điện 12V-25V [5] +) Tụ điện hai lớp EDLC (Electric Double Layer Capacitor) Hình 3.12: Tụ điện hai lớp EDLC [5] So với pin, tụ điện có khả lưu trữ lượng điện lướn, thời gian nạp xả nhanh Đặ biệt, tụ điện có độ bền cao sử dụng thời gian dài Mỗi xe giảm tốc, i-ELOOP giúp chuyển đổi động xe thành điện tích trữ tụ điện cách thông minh hiệu Lượng điện sử dụng để cung cấp cho hệ thống điều hòa, âm tất thiết bị điện tử khác 54 +) Bộ chuyển đổi DC/DC Convenrter: Hình 3.13: Bộ chuyển đổi DC/DC Convenrter [5] Bộ chuyển đổi DC/DC tự động hạ dòng điện xuống 12V trước chúng cung cấp cho thiết bị điện tử bên xe, hệ thống đồng thời sạc cho bình ắc quy xe cần thiết +) Bình ắc quy Hình 3.14: Bình ắc quy 55  Nguyên lý hoạt động Hình 3.15 : Nguyên lý hoạt động hệ thống i-ELOOP [7] I-ELOOP sư dụng thiết bị chuyển đổi nguồn điện hiệu điện 12-25 V, tụ điện lớp điện trở thấp biến đổi DC/DC Hệ thống phanh i-ELOOP bắt đầu phục hồi lượng động học lái xe nhả chân ga xe bắt đầu giảm tốc Vào thời điểm đó, giao diện bắt đầu sản sinh điênh lên đến 25V trước truyền đến tụ điện để lưu trữ phận lưu điện hai lớp EDLC Sau đó, chuyển đổi DC/DC chuyển hóa điện từ 25V thành 12V để cung cấp trực tiếp cho phận điện xe Ngoài hệ thống sẵn sàng sạc cho pin cần thiết Hê thống i-ELOOP hoạt động xe có dấu hiệu giảm tốc độ, giảm yêu cầu vận hành từ động để đốt cháy thêm nhiên liệu sản sinh điện 3.1.8 Một số kết luận xu hướng sử dụng động cho ô tô điện Việc lựa chọn loại động phù hợp cho ô tô điện nói chung (xe chạy hoàn toàn điện ô tô điện lai) phụ thuộc vào nhiều tiêu chí Nếu tiêu chí hàng đầu giá thành rẻ đơn giản điều khiển động chiều truyền thống lựa chọn phù hợp Động không đồng xử dụng số ô tô điện kế thừa công nghệ phát triển công nghiệp, nhiên có khối lượng lớn nên không phù hợp ô tô điện lai 56 Trong tương lai, vấn đề tiết kiệm lượng giảm phụ thuộc vào nguồn lượng hoá thạch vấn đề cấp bách, đặc biệt ô tô điện lai Để đạt điều tiêu chí hiệu suất động tiêu chí ưu tiên hàng đầu.Vì loại động chiều không cổ góp động từ trở chuyển mạch xu hướng ô tô điện tương lai 3.2 Điều khiển động điện xe ô tô Điều khiển động không đồng phương pháp sử dụng inventer ( Biến tần ) ô tô điện Lí sử dụng biến tần để điều khiển động vì: +) Điểm đặc biệt hệ truyền động biến tần - động ta điều chỉnh vô cấp tốc độ động Tức thông qua việc điều chỉnh tần số điều chỉnh tốc độ động thay đổi theo ý muốn dải rộng +) Sử dụng biến tần, ta sử dụng nhiều tính thông minh, linh hoạt tự động nhận dạng động cơ; tính điều khiển thông qua mạng; thiết lập 16 cấp tốc độ; khống chế dòng khởi động động giúp trình khởi động êm (mềm) nâng cao độ bền kết cấu khí; giảm thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì; tiết kiệm không gian lắp đặt; chế độ tiết kiệm lượng,… 3.2.1 Biến tần a) Giới thiệu chung Biến tần (Inverter) hay biến đổi tần số (Variable Frequency Drive, VFD) thiết bị điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều thông qua việc thay đổi tần số nguồn điện cấp cho động Vì mà biến tần có tên goi khác điều chỉnh tốc độ động (Variable Speed Drive, VSD) Ngoài ra, điện áp cấp cho động biến tần thay đổi theo tần số nên biến tần gọi biến đổi điện áp tần số (Variable Voltage Variable Frequency Drive, VVVFD) 57 Hình 3.16: Hệ thống điều tốc độ động với biến tần [5] Ứng dụng: Bộ biến tần thường sử dụng để điều khiển vận tốc động xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo tần số lưới nguồn thay đổi thành tần số biến thiên Ngoài việc thay đổi tần số có thay đổi tổng số pha Từ nguồn lưới pha , với giúp đỡ biến tần ta mắc vào tải động ba pha b ) Phân loại Biến tần thường chia thành hai loại: - Biến tần trực tiếp Bộ biến đổi dùng khâu biến đổi biến đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp tần số không đổi thành điện áp xoay chiều có điện áp tần số điều chỉnh Do trình biến đổi qua khâu trung gian nên gọi biến tần trực tiếp, gọi biến đổi sóng cố định 58 Hình 3.17: Thiết bị biến tần trực tiếp[7] Mỗi pha đầu biến tần trực tiếp tảo mạch điện mắc song song ngược Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp[7] Hai sơ đồ chỉnh lưu thuận ngược điểu khiển làm việc theo chu kỳ định Trên phụ tải nhận điện áp xoay chiều U1 Biên độ phụ thuộc vào góc điều khiển α, tần số phụ thuộc vào tần sô khống chế qua trình chuyển đổi làm việc hai sơ đồ chỉnh lưu măc song song ngược Nếu góc α không thay đổi điện áp trung bình đầu có giá trị không đổi nửa chu kỳ điện áp đầu Muốn nhận điệp áp đầu có dạng hình sin cần phải liên tục thay đổi góc điều khiển van sơ đồ chỉnh lưu thời gian làm việc ( nửa chu kỳ điện áp ra) Điện áp trung bình nửa chu kỳ hình sin hình vẽ thể nét đứt Sự điều khiển sơ đồ ngược nửa chu kỳ âm điện áp tương tụ 59 Hình 3.19: Đồ thị điện áp đầu cảu thiết bị biến tần xoay chiều hình sin[7] Bộ biến tần trực tiếp có ưu điểm thiết kế với công suất lớn đầu hiệu suất cao, có số nhược điểm sau: +) Chỉ có tạo điện áp xoay chiều đầu với tần số thấp tần số điện áp lưới +) Khó điều khiển tần số cận không tổn hao sóng hài động lớn +) Độ xác điều khiển không cao +) Sóng điện áp đầu khác xa hình sin - Biến tần gián tiếp Là biến đổi tần số gián tiếp thông qua khâu trung gian chiều Bộ biến tần gián tiếp cho phép khắc phục nhược điểm biến tần trực tiếp Hình 3.20: Thiết bị biến tần gián tiếp[7] 60 +) Thiết bị biến tần gian tiếp dùng chỉnh lưu điều khiển Chỉnh lưu điều khiển Nghịch lưu Lọc f1,U1 f2,U2 Hình 3.21: Thiết bị tần gián tiếp dùng chỉnh lưu điều khiển[7] Bộ biến tần có cấu trúc hình trên, điện áp xoay chiều lưới điện biến đổi thành điện áp chiều có điều chỉnh nhờ chỉnh lưu điều khiển tiristor, khâu lọc lọc điện dung điện cảm phụ thuộc vào dạng nghịch lưu yêu cầu, khối nghịch lưu sử dụng tiristor transistor, việc điều chỉnh điện áp U2 thực việc điều khiển góc điều khiển chỉnh lưu, việc điều chỉnh tần số tiến hành khâu nghịch lưu, nhiên trình điều khiển phối hợp mạch điện điều khiển Cấu trúc biến tần loại đơn giản, dễ điều khiển khâu biến đổi điện áp xoay chiều thành chiều sử dụng chỉnh lưu điều khiển tiristor nên điện áp thấp hệ số công suất giảm thấp, khâu biến đổi điện áp dòng điện chiều thành xoay chiều thường dùng nghịch áp pha tiristor nên sóng hài bậc cao điện áp xoay chiều đầu thường có biên độ lớn Đây nhược điểm chủ yếu loại biến tần +) Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển có thêm biến đổi xung điện áp f1,U1 Chỉnh lưu không điều khiển Lọc Bộ biến đổi xung điện áp Lọc Nghich lưu f2,U2 Hình 3.22: Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển có thêm biến đổi xung điện áp[7] 61 Bộ biến tần xoay gián tiếp dùng chỉnh lưu không điều khiển kết hợp vói biến đổi xung điện áp chiều để điều chỉnh điện áp chiều đầu vào khối nghịch lưu biểu diễn hình Việc biến đổi điện áp xoay chiều thành chiều để cấp cho khối nghịch lưu sử dụng chỉnh lưu ốt không điều khiển Khối nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp chiều thành xoay chiều với tần số điều chỉnh mà khả điều chỉnh điện áp nghịch lưu nên khối chỉnh lưu nghịch lưu bố trí thêm biến đổi xung điện áp chiều để điều chỉnh giá trị điện áp chiều cấp cho nghịch lưu nhằm thực nhiệm vụ điều chỉnh giá trị hiệu dụng điện áp xoay chiều đầu nghich lưu U2 Mặc dù biến tần phải thêm khây hệ số công suất đầu vào cao, khắc phục nhược điểm biến tần thứ hình 3.17 Khối nghịch lưu đầu không thay đổi nên tồn nhược điểm sóng hài bậc cao có biên độ lớn +) Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu sin sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM) f1,U1 Chỉnh lưu không điều khiển Lọc Nghịch lưu PWM f2,U2 Hình 3.23: Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu sin sử dụng điều chế độ rộng xung [7] Bộ biến tần có khâu trung gian chiều, khác khâu chỉnh lưu cần chỉnh lưu không điều khiển, điện áp sau qua lọc C LC cho điện áp chiều có giá trị không đổi dùng để cấp cho khâu nghịch lưu, Linh kiện khâu nghịch lưu phần tử điều khiển hoàn toàn điều khiển đóng cắt với tần số cao, tạo nên đầu loạt xung hình chữ 62 nhật với độ rộng khác nhau, phương pháp điều khiển quy luật phân bố thời gian trình tự thao tác đóng – cắt phương pháp điều chế độ rộng xung Mạch điện có khâu công suất điều khiển được, đơn giản hóa cấu trúc, hệ số công suất mạng điện không liên quan tói biên độ điện áp đầu chỉnh lưu gần Bộ nghịch lưu thực đồng thời điều tần điều áp, không liên quan đến tha số linh kiện khâu trung gian chiều, làm tăng độ tác động nhanh trạng thái động hệ thống +) Biến tần điều khiển vector f1,U1 Chỉnh lưu điều khiển Lọc Nghịch lưu điều khiển vector f2,U2 Hình 3.24: Biến tần điều khiển vector[7] Trong biến tần điều khiển vector, người ta áp dụng phép biến đổi tọa độ không gian vector dòng, áp, từ thông động từ hệ ba pha sang hệ hai pha, quay đồng với từ trương stator động Thông qua phép biến đổi tọa độ không gian vector, đại lượng dòng, áp xoay chiều hình sin động trở thành đại lượng chiều nên hoàn toàn sử dụng kết nghiên cưu tổng họp hệ truyền động động chiều để thiết kế chỉnh lưu Sau đại lượng chiều đầu điều chỉnh lại biến đổi thành đại lượng xoay chiều ba pha qua phép biến đổi ngược ta tọa độ khống chế thiết bị phát xung điều khiển van nghịch lưu Hệ truyền động điện biến tần vector-động xoay chiều thực hệ vòng kín, với việc điều khiển định hướng theo từ trường rotor cho phép trì từ thông rotor không đổi, nhờ mà đặc tính cảu động xoay chiều không đồng hệ có dạng đặc tính động chiều 63 c ) Nguyên lý hoạt động biến tần Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cos hệ biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Hình 3.25: Nguyên lý hoạt động biến tần [7] Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số không đổi.Tuy với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mô men hàm bậc hai tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm/quạt thân mô men lại hàm bậc hai điện áp 3.2.2 Phương pháp điều khiển +) Phương pháp E/f Với f: tần số hoạt động động fđm: tần số định mức động 64 Giả sử động hoạt động tần số định mức (a